Способ формования мелких фракций нефтяного кокса

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей и топливной промышленности и относится к формованию углеродсодержащего материала – сырого нефтяного кокса. Нагревание мелких фракций нефтяного кокса до температур 350-400°С ведут при ограниченном доступе кислорода воздуха в потоке газа с температурой 500-550°С, содержащего не более 2-6% кислорода. Указанный газ представляет собой смесь газов, отходящих из печи дожига летучих веществ, и коксовой пыли после вращающейся барабанной печи прокаливания и газов, выходящих из котла-утилизатора. Объемное соотношение указанных газовых потоков в смеси находится в диапазоне от 0,69 до 0,92. При этом достигается упрощение технологического процесса за счет формования сырого нефтяного кокса без связующих добавок во всем диапазоне атомарных соотношений С:Н, характерном для сырого нефтяного кокса. 1 табл.

 

Изобретение относится к таблетированию или брикетированию мелких нетоварных фракций сырого нефтяного кокса (коксовой мелочи) и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и топливной промышленности, а также для получения анодной массы в производстве алюминия.

Технологической особенностью установок замедленного коксования является гидравлический метод извлечения кокса из камеры, в процессе которого, наряду с основными крупнокусковыми фракциями, в большом количестве образуются мелкие (нетоварные) фракции нефтяного кокса с размерами 0-8 мм, которые не пригодны для дальнейшего процесса прокаливания во вращающихся барабанных печах с последующим изготовлением электродов. Рациональные, экономически эффективные способы утилизации коксовой мелочи до сих пор не найдены.

Известен способ получения нефтекоксовых брикетов (патент 2035492 РФ по кл. C10L 5/16. Нефтекоксовый брикет и способ получения нефтекоксовых брикетов // Р.А. Керимов, Н.А. Салимова, Т.Ф. Ганиева. Азербайджанский индустриальный университет имени М. Азизбекова. - Заявл. 25.01.1991; №4916706/04; опубл. 20.05.1995), включающий смешение нефтекоксовой мелочи с нефтяным связующим и последующее брикетирование смеси. В качестве связующего используют смесь, содержащую 20…65% масс. нефтяного пека и 35…80% масс. нефтяного битума. Перед смешением с нефтекоксовой мелочью связующее подвергают термоокислительной обработке при 300…350°С до достижения температуры размягчения 90…120°С. Смешение нефтекоксовой мелочи со связующим, взятым в количестве 5…13% от общей массы, осуществляют при температуре 250…300°С.

Недостатком известного способа является высокий расход связующих веществ, в частности нефтяного битума, который является не отходом, а одним из целевых товарных продуктов нефтеперерабатывающих производств. Еще одним недостатком является требование специальной подготовки связующего (его термоокислительной обработки в отдельных емкостях при температуре 300…350°С) и необходимость его тщательного смешения с общей массой нефтекоксовой мелочи при температурах 250…300°С в сложных по конструкции обогреваемых смесителях. Кроме того, и термоокисление, и смешение требуют больших дополнительных энергетических затрат.

Известен способ гранулирования мелких фракций сырого нефтяного кокса с использованием таких водорастворимых органических связующих, как крахмал, сахара, карбоксиметилцеллюлоза, поливиниловый спирт, лигносульфонат или гемицеллюлоза (Patent US 8864854 В2, МКИ C10L 5/40. Pelletization and calcination of green coke using an organic binder / Leslie C. Edwards; Заявл. 12.07.2011; №13/180765; опубл. 21.10.2014). Полученные гранулы или брикеты подвергаются в дальнейшем кальцинированию (прокаливанию) совместно с крупными фракциями сырого нефтяного кокса в шахтных или вращающихся печах.

Формула известного способа гранулирования и брикетирования мелочи нефтяного кокса по патенту US 8864854 В2 многовариантна. При гранулировании отсеянной из общей массы сырого нефтяного кокса фракции частиц с размерами 0…4,75 мм количество связующего доходит до 15% от веса данной фракции; при гранулировании молотого нефтяного кокса с размерами частиц 0…2 мм связующее присутствует в количестве до 5% по весу от молотого кокса; при брикетировании мелочи нефтяного кокса, подвергнутой предварительно тонкому помолу до размеров частиц 0…75 мкм, количество связующего снижается до 1% от веса молотого кокса.

Недостатком известного способа является большой расход связующего при гранулировании мелких фракций сырого кокса без предварительного помола (до 15% масс.) и большой расход энергии на предварительный помол для снижения требуемого расхода связующего.

Известен способ получения формованного кокса (авт. свид. 1798364 СССР по кл. C10L 5/06, 5/08. Способ получения формованного кокса // В.Я. Кошкаров, В.П. Каргопольцев, В.И. Сухоруков и др. Восточный научно-исследовательский углехимический институт. - Заявл. 30.01.1990; №4786903/26; опубл. 28.02.1993. - БИ №8), включающий стадии нагрева нефтекоксовой мелочи фракции 0…8 мм до 460-500°С, формования под давлением с получением сырых формовок заданной формы и размеров с последующим прокаливанием в печи при заданной температуре. Достоинством способа является получение формовок сырого нефтяного кокса без связующего, что существенно упрощает технологический процесс и удешевляет используемое оборудование.

Недостатком способа является необходимость нагревания нефтекоксовой мелочи до слишком высоких температур (460-500°С). При таких температурах сырой нефтяной кокс начинает терять пластичность и в формовках возникают высокие напряжения, обусловливающие снижение прочности брикетов. Высокая температура в данном способе усложняет его реализацию, так как диапазон температур 460...500°С обусловливает необходимость применения специальных жаростойких материалов. Исследования авторов, а также данные Шашмурина, Загайнова и Еремина, приведенные в патенте 2516661 РФ, показывают, что оптимальным интервалом температур, в котором эффективен процесс пластификации и формования сырого нефтяного кокса, является диапазон 350-400°С.

Другим недостатком известного способа является применение высоких скоростей нагрева (150-160°С в минуту), что требует больших мощностей используемых нагревательных устройств.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения формованного кокса (патент РФ RU 2516661 С1 по классам МПК С10В 53/08, С10В 57/08, C10L 5/06, C10L 5/28. Способ получения формованного кокса // П.И. Шашмурин, В.С. Загайнов, А.Я. Еремин. - Заявл. 26.09.2012, №2012141238/05; опубл. 20.05.2014; БИ №14). Данный способ получения формованного кокса из углеродсодержащего материала включает стадии нагрева нефтяного полукокса (т.е сырого, непрокаленного нефтяного кокса) до 350-400°С, формование нагретого материала под давлением с получением сырых формовок и их последующее коксование (прокаливание). Нефтяной полукокс, характеризующийся атомарным соотношением углерода к водороду в интервале (1,3-1,7), формуют без спекающих добавок, а нефтяной полукокс, характеризующийся атомарным соотношением углерода к водороду более 1,7, формуют с добавлением спекающих добавок. После стадии нагрева перед стадией формования осуществляют выдержку нагретого нефтяного полукокса в течение 10-20 секунд. Формование осуществляют при давлениях выше 3 кг/см2.

Недостатком данного способа является то, что он позволяет получать достаточно прочные формовки кокса без спекающих добавок (без связующего), только если атомарное соотношение углерода и водорода в исходном материале находится в пределах от 1,3 до 1,7. Как известно, сырой нефтяной кокс, получаемый на установках замедленного коксования, содержит 91-99,5% углерода и 3,5-8% водорода [Гимаев, Р.Н. Нефтяной кокс / Р.Н. Гимаев, И.Р. Кузеев, Ю.М. Абызгильдин. - М.: Химия, 1992. - 80 с.], то есть атомарное соотношение углерода к водороду в сыром коксе может находиться в пределах от 1,3 до 2,37. Известный способ позволяет формовать кокс такого состава (С:Н>1,7) только со спекающими (связующими) добавками.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение технологического процесса за счет формования сырого нефтяного кокса без связующих добавок во всем диапазоне атомарных соотношений С:Н, характерном для сырого нефтяного кокса.

Поставленная цель достигается тем, что нагревание мелких фракций нефтяного кокса до температур 350-400°С ведут при ограниченном доступе кислорода воздуха, в потоке газа с температурой 500-550°С, содержащего не более 2-6% кислорода, причем указанный газ представляет собой смесь газов, отходящих из печи дожига летучих веществ, и коксовой пыли (после вращающейся барабанной печи прокаливания) и газов, выходящих из котла-утилизатора; при этом объемное соотношение указанных газовых потоков в смеси находится в диапазоне от 0,69 до 0,92.

При исследовании процесса формования сырого нефтяного кокса в лабораторных условиях было обнаружено, что гранулы и брикеты, полученные прессованием нефтекоксовой мелочи, нагретой до 300-400°С в условиях ограниченного доступа воздуха (в закрытой пресс-форме), оказывались намного прочнее, чем гранулы и брикеты, образующиеся при прессовании того же самого материала, нагретого до той же самой температуры в воздушной среде.

Данный факт объясняется тем, что при нагревании сырого кокса или полукокса без доступа воздуха продолжается процесс пиролиза, начатый, но не завершенный полностью, в установке замедленного коксования (УЗК). Выделяющаяся в процессе продолжающегося пиролиза смола, обволакивает мелкие частицы нефтяного кокса и служит естественным связующим веществом при последующем прессовании гранул, таблеток, брикетов, делая их более прочными при сжатии и ударах.

В лабораторных условиях ограничение доступа воздуха достигалось тем, что нагреваемую в муфельной печи пресс-форму, заполненную коксовой мелочью, сверху плотно закрывали тяжелым металлическим поршнем, хорошо подогнанным к стенкам внутреннего отверстия.

В табл. 1 приведены данные о прочностных характеристиках прессованных таблеток мелочи нефтяного кокса, полученных в различных условиях. Из таблицы следует, что таблетки, полученные прессованием нефтяного кокса, нагретого без доступа воздуха, имеют гораздо более высокую прочность при сжатии и ударе, чем формовки, которые нагревали в воздушной среде. Наивысшая прочность прессованных таблеток достигается при температуре 300-400°С и давлении 80 МПа. Дальнейшее повышение температуры и давления прессования не приносит существенного улучшения прочностных характеристик полученных гранул, а уменьшение температуры до значений ниже 300°С приводит к снижению прочности формовок.

В промышленных условиях ограничение доступа кислорода воздуха к коксовой мелочи может достигаться тем, что ее нагревание будет проводиться отработанными дымовыми газами, выходящими из печи дожига летучих веществ, и коксовой пыли, содержание кислорода в которых не превышает 2-6%. Согласно технологическому регламенту установки прокалки нефтяного кокса Атырауского нефтеперерабатывающего завода, температура этих газов составляет 1300°С. После прохождения газов через котел-утилизатор она снижается до 300°С. При этом содержание кислорода в газе и после котла-утилизатора остается на том же уровне (2-6%). Нагревать коксовую мелочь до температуры 350-400°С следует смесью газов, отходящих из печи дожига, и газов, выходящих из котла-утилизатора; при этом для получения температуры греющего газа 500-550°С объемное соотношение указанных газовых потоков в смеси должно находиться в диапазоне от 0,69 до 0,92. Такую газовую смесь легко получить с помощью обычного инжектора, рабочим телом в котором будут служить газ, выходящий из котла-утилизатора.

Способ формования углеродсодержащего материала - сырого нефтяного кокса, включающий стадии нагрева углеродсодержащего материала до 350-400°С, формование нагретого материала под давлением выше 3 кг/см2 с получением сырых формовок и их последующее прокаливание в печи обжига, отличающийся тем, что с целью упрощения технологического процесса за счет формования сырого нефтяного кокса без связующих добавок во всем диапазоне атомарных соотношений С:Н, характерном для сырого нефтяного кокса, нагревание мелких фракций нефтяного кокса до температур 350-400°С ведут при ограниченном доступе кислорода воздуха в потоке газа с температурой 500-550°С, содержащего не более 2-6% кислорода, причем указанный газ представляет собой смесь газов, отходящих из печи дожига летучих веществ, и коксовой пыли после вращающейся барабанной печи прокаливания и газов, выходящих из котла-утилизатора; при этом объемное соотношение указанных газовых потоков в смеси находится в диапазоне от 0,69 до 0,92.



 

Похожие патенты:

Изобретение описывает способ получения древесно-угольных топливных брикетов, включающий измельчение, смешивание и прессование с предварительным подогревом смеси до 80-100°С при давлении 170-200 МПа и влажности 10-12%, характеризующийся тем, что при подготовке смеси в уголь добавляют 5-10 мас.% опилок.

Изобретение описывает способ изготовления формованного твердого топлива, включающий: стадию пульверизации для пульверизации низкосортного угля; стадию перемешивания для перемешивания пульверизованного низкосортного угля и масляного растворителя с получением суспензии; стадию обезвоживания для нагревания и обезвоживания суспензии с получением обезвоженной суспензии; стадию разделения твердой и жидкой фаз для отделения масляного растворителя от обезвоженной суспензии с получением осадка; стадию высушивания для нагревания осадка для дополнительного отделения масляного растворителя от осадка для получения порошкообразного угля повышенного качества; и стадию формования для компрессионного формования порошкообразного угля повышенного качества с помощью формовочного устройства без добавления и/или смешения со связующим материалом, в котором на стадии формования на поверхность формовочного устройства распыляют охлаждающее вещество для охлаждения поверхности и в результате этого температура поверхности формовочного устройства поддерживается на уровне 100 °C или ниже.

Изобретение описывает способ изготовления брикетированного твердого топлива, включающий следующие стадии: распыление низкокачественного угля, для получения пульверизованного низкокачественного угля; смешивание с нефтяным растворителем для получения обезвоженной суспензии; нагревание и посредством этого обезвоживание суспензии для получения обезвоженной суспензии; отделение нефтяного растворителя от обезвоженной суспензии посредством разделения жидкость - твердое тело для получения кека; нагревание и посредством этого сушка кека, чтобы дополнительно отделить нефтяной растворитель от кека и получить рафинированный уголь в порошковой форме; смешивание рафинированного угля с углем для регулирования свойств в порошковой форме, чтобы регулировать свойства рафинированного угля и тем самым получать исходное сырье для брикетирования, содержащее уголь для регулирования свойств в количестве от 5 до 70 мас.%, в расчете на общую массу брикетируемого исходного сырья, указанный уголь для регулирования свойств имеет свободную насыпную плотность 0,6 кг/л или более и угол естественного откоса 40° или менее, и брикетирование исходного сырья для брикетирования под давлением, для получения брикетированного твердого топлива в форме брикетов.

Изобретение относится к вариантам способа формования гранулы газового гидрата в формующей газовый гидрат установке, включающей в себя генератор, в который подают исходный газообразный материал и воду, и выполненной с возможностью обеспечения реакции исходного газообразного материала с водой при высоком давлении в генераторе, чтобы производить суспензию газового гидрата, и для удаления воды из суспензии газового гидрата, который производят для того, чтобы формовать суспензию газового гидрата в гранулу газового гидрата требуемого размера, причем данный способ включает следующие стадии, на которых в одном из вариантов: подают суспензию газового гидрата в цилиндрическую компрессионную камеру, оборудованную компрессионным плунжером, способным перемещаться и возвращаться в цилиндрической компрессионной камере в направлении оси компрессионной камеры, и перемещают компрессионный плунжер для прикладывания компрессионного действия для выдавливания воды из суспензии газового гидрата и формования гранулы газового гидрата, и минимизируют скорость перемещения компрессионного плунжера в то время, когда вода выдавливается из суспензии газового гидрата так, что соединение между частицами газового гидрата усиливается и сформованная гранула газового гидрата имеет повышенное сопротивление сдвигу.
Изобретение относится к способу глубокой переработки древесных опилок и листьев без использования химических скрепляющих компонентов, характеризующийся тем, что их пропускают через сито для удаления крупноразмерных элементов, загружают в сушилку для снижения влажности до 10%, измельчают до получения смеси из частиц менее 15 мм и объемом отдельных частиц не более 0,5-1,0 см3, формуют, прессуют под давлением при 120-140 кг/см2 и температуре 250-350°С без доступа воздуха.
Изобретение относится к применению брикета экструзионного (БРЭКСа), полученного методом жесткой вакуумной экструзии, включающего отходы обогащения угля и, по необходимости, угольные отсевы, минеральное связующее и бетонит, в качестве топлива для промышленных топок и бытовых печей.

Изобретение относится к способу получения брикетированного твердого топлива, который может снизить стоимость брикетирования при сохранении прочности брикетированного продукта.

Изобретение относится к способу переработки твердых бытовых отходов (ТБО) в топливо для печей высокотемпературного синтеза цементного клинкера, включающий сортировку исходных ТБО таким образом, что вначале отсеивают такие негорючие фракции, как элементы питания, камни, осколки стекла и фаянса, затем извлекают вторичные материалы, в том числе черные и цветные металлы.

Изобретение относится к области переработки отходов коксохимического производства, а именно к способам брикетирования каменноугольных фусов, угольных шламов и мелких классов угля.

Изобретение относится к области получения твердого топлива органического происхождения, в частности к формированию кускового топлива из отходов углесодержащих материалов.

Изобретение относится к химической и резинотехнической промышленности. Первые базовые частицы (16) технического углерода получают в рабочем блоке (14) сжиганием минерального масла (40) при температуре 1200-1800°С в камере (18) сжигания предпочтительно в струе (36) смеси газ/воздух.

Изобретение относится к реакторам плазменной газификации или витрификации материалов, которые имеют реакционные слои из углеродсодержащего материала, способу формирования и поддержания углеродсодержащего слоя и исходному материалу для формирования углеродсодержащего изделия для использования среди частиц углеродсодержащего слоя.

Изобретение может быть использовано в коксохимической промышленности. Способ подготовки угольной шихты для коксования включает дозировку, сортировку, дробление, сушку и смешение углей.
Изобретение может быть использовано в угольной, нефтехимической промышленности и в строительстве. Способ термической переработки высокозольного и/или низкокалорийного твердого топлива включает сушку твердого топлива отводимыми дымовыми газами, нагрев и сжигание высушенного топлива с образованием газовой смеси и твердого остатка.

Изобретение может быть использовано в коксохимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, а также в цветной металлургии. Способ получения формованного кокса из углеродсодержащего материала включает стадии нагрева нефтяного полукокса, формования под давлением с получением сырых формовок и их последующее коксование.

Изобретение относится к области металлургии, энергетики и химической промышленности. .

Изобретение относится к устройствам для переработки топлива, в частности для получения металлургического среднетемпературного кокса и попутного горючего газа путем термоокислительной обработки угля в плотном слое, и предназначено для использования в металлургии.

Изобретение относится к устройствам для переработки углеродсодержащего сырья путем его пирогенеза и может быть использовано для переработки неизмельченных автотракторных шин.

Изобретение относится к области термической переработки измельченных древесных отходов или брикетированного торфа в экологически чистых газогенераторных установках с паровоздушным дутьем в лесном, торфяном, сельском и др.

Изобретение относится к производству кокса, в частности к способу подготовки угольной шихты к коксованию и может быть использовано в коксохимической отрасли промышленности.

Изобретение может быть использовано в нефтеперерабатывающей и топливной промышленности и относится к формованию углеродсодержащего материала – сырого нефтяного кокса. Нагревание мелких фракций нефтяного кокса до температур 350-400°С ведут при ограниченном доступе кислорода воздуха в потоке газа с температурой 500-550°С, содержащего не более 2-6 кислорода. Указанный газ представляет собой смесь газов, отходящих из печи дожига летучих веществ, и коксовой пыли после вращающейся барабанной печи прокаливания и газов, выходящих из котла-утилизатора. Объемное соотношение указанных газовых потоков в смеси находится в диапазоне от 0,69 до 0,92. При этом достигается упрощение технологического процесса за счет формования сырого нефтяного кокса без связующих добавок во всем диапазоне атомарных соотношений С:Н, характерном для сырого нефтяного кокса. 1 табл.

Наверх